Applicatori stampati in 3D per la terapia del cancro orale

I ricercatori valutano il comfort e la stabilità degli applicatori stampati in 3D per la terapia del cancro orale

Il cancro orale è in aumento in tutto il mondo ed è particolarmente negativo nei paesi in via di sviluppo, come il Pakistan, lo Sri Lanka e l’India, che non dispongono delle infrastrutture mediche necessarie per la diagnosi e il trattamento precoci. Un team di ricercatori di Boston e dell’India ha spiegato nel loro documento, ” Piattaforma per la terapia fotodinamica intraorale ergonomica che utilizza componenti stampati 3D modulari a basso costo: design, comfort e valutazione clinica “, che esiste una “domanda critica per un’efficace modalità di trattamento che può essere adattato in modo trasparente alle impostazioni di risorse limitate. “

“Le elevate spese e le barriere logistiche per ottenere il trattamento con chirurgia, radioterapia e chemioterapia spesso portano alla progressione verso malattia non gestibile in fase avanzata con elevata morbilità. Anche se curativi, questi approcci possono essere deturpanti dal punto di vista estetico e funzionale con ampi effetti collaterali. Una terapia efficace alternativa per il cancro orale è una terapia citotossica spaziale basata sulla luce chiamata terapia fotodinamica (PDT) “, hanno scritto i ricercatori.

La PDT utilizza una molecola fotosensibilizzante accumulata nel tumore e, una volta interagita con una specifica lunghezza d’onda della luce, può causare danni mirati. Ha pochi effetti collaterali, non provoca deturpazione o perdita di sensibilità e ha mostrato buoni risultati clinici in termini di buona guarigione post-trattamento e necrosi epiteliale. Per le regioni con meno risorse mediche, sarebbe molto utile tradurre la terapia PDT in modo che possa essere completata in una visita ambulatoriale e gli applicatori orali stampati in 3D sarebbero di grande aiuto in questo viaggio.

“Nonostante l’eccellente guarigione della mucosa orale nella PDT, la mancanza di una solida tecnologia abilitante per il rilascio di luce intraorale ha limitato la sua più ampia implementazione”, ha continuato il team nel loro documento.

“Sfruttando i progressi della stampa 3D, abbiamo sviluppato un sistema di erogazione della luce intraorale costituito da applicatori di luce stampati modulari 3D con dosimetria precalibrata e puntelli per la bocca che possono essere utilizzati per eseguire PDT in soggetti coscienti senza la necessità di una vasta infrastruttura o posizionamento manuale di una fibra ottica. “

L’obiettivo del team in questo studio era di valutare l’utilità clinica e l’ergonomia dei loro applicatori PDT orali stampati in 3D, progettati per fornire comodamente e stabilmente luce alle lesioni orali dei pazienti.

“Qui, la struttura naturale della cavità orale, dei denti e della mascella dei pazienti ha fornito il supporto e la stabilità per mantenere la fibra in posizione, evitando qualsiasi uso di montanti, supporti, riflettori o tubi luminosi”, hanno spiegato i ricercatori.

Gli applicatori intraorali stampati in 3D, che si attaccano alla fibra ottica, hanno due parti: morsi e applicatori. I blocchi posizionano l’angolo dell’applicatore, che fornisce quindi il punto del fascio adatto, insieme alla dosimetria precalibrata, a una determinata dimensione della lesione. Il team ha utilizzato Autodesk Fusion 360 per progettare gli applicatori di luce e sono stati stampati su un sistema Stratasys Objet Pro in filamento VeroBlue e VeroBlack.

Al fine di determinare quanto fossero stabili e comodi gli applicatori, i ricercatori hanno eseguito uno studio, approvato dal Comitato di revisione dell’Istituto dei partner ospedalieri del Massachusetts, su dieci soggetti.

Un medico posizionò tre segni di inchiostro fiduciale sulla guancia interna di ciascun soggetto e testò la guancia anteriore e posteriore e le posizioni retromolari per dieci minuti, uno dopo l’altro. La fibra di erogazione della luce è stata sostituita con un endoscopio di dimensioni simili, con una fotocamera da 5,5 mm di diametro e 6 LED, al fine di registrare il movimento in questi tre punti.

I ricercatori hanno spiegato: “Ai soggetti è stato chiesto di valutare il comfort e la fatica su una scala numerica da 1 a 5 in cui 1 non era fastidio a causa dell’applicatore e 5 era intollerabile a causa dell’applicatore”.

Ad ogni argomento sono state poste tre domande:

C’è stato qualche disagio fisico durante i dieci minuti?
Valuta la fatica o l’intorpidimento in bocca.
Ti sentiresti a tuo agio a ripetere immediatamente un altro intervallo di dieci minuti nello stesso sito?

Inoltre, l’endoscopio ha effettivamente registrato il movimento dei segni di inchiostro durante i test al fine di valutare la stabilità degli applicatori. Per elaborare i video sono stati utilizzati algoritmi personalizzati in MATLAB. Hanno determinato che gli applicatori erano effettivamente stabili e in grado di “fornire luce precisamente alla posizione target in dieci volontari sani”. Inoltre, i dieci soggetti hanno valutato i dispositivi complessivamente comodi, sebbene uno abbia riferito “nessuna tolleranza” all’applicatore in la posizione della guancia buccale posteriore.

Cinque dei soggetti avevano confermato lesioni tumorali orali T1N0M0 senza coinvolgimento linfonodale e diversi mesi dopo il trattamento PDT, non hanno dimostrato lesioni cancerose, fibrosi o cicatrici. Ciò ha dimostrato che gli applicatori stampati in 3D, abbinati a una fibra a basso costo e una sorgente di luce basata su LED, “sono serviti da piattaforma completa per la consegna della luce intraorale ottenendo una risposta tumorale completa senza malattia residua al follow up istopatologico iniziale in questi pazienti.”

“Mentre abbiamo utilizzato una serie di applicatori con dimensioni predeterminate che erano comode per vari soggetti, dimensioni della bocca e della mascella e generi, è ragionevole prevedere l’estensione di questo approccio al trattamento personalizzato del paziente. In particolare, gli applicatori personalizzati possono essere rapidamente stampati al momento della procedura grazie ai progressi nella stampa 3D basata su immagini e alla crescente disponibilità di stampanti 3D di alta qualità a basso costo in contesti clinici ”, hanno concluso i ricercatori.

“Il design ergonomico degli applicatori di luce stampabili 3D ha un vantaggio pratico significativo nel consentire una maggiore durata dell’irradiazione e una maggiore precisione della distribuzione della luce necessaria per la PDT curativa. Con i costi delle cure sanitarie e delle incidenze di cancro in aumento in tutto il mondo, in particolare nei paesi in via di sviluppo, segnaliamo una metodologia conveniente per fornire luce in modo stabile ed ergonomico nella cavità orale che può essere utilizzata in combinazione con una fibra accoppiata a basso costo, portatile, alimentata a batteria Sorgente luminosa a LED. “

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